Chemie_24.03.2011_Gruppe_B

Prof. Dr. Angelika Brückner
Dr. Thomas Werner
24. März 2010
Klausur zur Vorlesung – Grundlagen der Chemie – AÖ und LKU
Gruppe B
Vorname:
_______________________________________________________
Name:
_______________________________________________________
Matrikelnummer:
_______________________________________________________
Studiengang:
_______________________________________________________
Zum bestehen der Klausur werden 50 Punkte benötigt.
Punkten zum Bestehen; Bewertung für diese Studiengänge:
1,0
100–98
1,3
1,7
2,0
2,3
2,7
3,0
3,3
3,7
4,0
97–95 94–90 89–85 84–80 79–75 74–69 68–63 62–57 56–50
Ergebnis:
Aufgabe 1
Punkte
Aufgabe 2
Punkte
Aufgabe 3
Punkte
Aufgabe 4
Punkte
Aufgabe 5
Punkte
Aufgabe 6
Punkte
Aufgabe 7
Punkte
Aufgabe 8
Punkte
Aufgabe 9
Punkte
Aufgabe 10
Punkte
Aufgabe 11
Punkte
Summe:
Punkte
5,0
49–0
Note: _______
1
Aufgabe 1 (insgesamt 10 Punkte)
A) Geben Sie an zu welcher Stoffklasse die folgenden Verbindungen gehören (je 1
Punkt).
Alkohol (1 P)
Carbonsäure (1 P)
Ester (1 P)
Amin (1 P)
Aldehyd (1 P)
Amid (1 P)
B) Geben Sie die Hybridisierung der durch einen Pfeil markierten Kohlenstoffatome
an (je 1 Punkt).
Hybridisierung des Kohlenstoffatoms:
a:
sp3 (1 P)
b:
sp (1 P)
c:
sp2 (1 P)
d:
sp2 (1 P)
2
Aufgabe 2 (insgesamt 10 Punkte)
A) Zeichnen Sie alle Konstitutionsisomere der Summenformel C3H6Br2 und benennen
Sie diese mit systematischen Namen (8 Punkte).
B) Eines ist chiral, welches? Zeichnen Sie das R-Enantiomer (2 Punkte).
3
Aufgabe 3 (insgesamt 10 Punkte)
Zeichnen Sie die Produkte folgender Reaktionen (jeweils 2,5 Punkte)!
4
Aufgabe 4 (insgesamt 10 Punkte)
A) Fügen Sie bei den folgenden nucleophilen Substitutionsreaktionen die Formeln
des fehlenden Produktes bzw. des fehlenden Eduktes ein (je 2 Punkte). Geben Sie
auf den Reaktionspfeilen an, ob es sich jeweils um eine SN1- oder SN2-Reaktion
handelt (je 1 Punkt).
B) Methyliodid reagiert mit Magnesium zu einer Grignard-Verbindung, die mit
Acetylbenzol nach Hydrolyse einen Alkohol liefert. Ergänzen Sie die Formeln der
Grignard-Verbindung und des Alkohols (je 2 Punkte).
5
Aufgabe 5 (insgesamt 10 Punkte)
A) In einer Sequenz von zwei elektrophilen Substitutionsreaktionen wird Benzol
zunächst alkyliert und dann sulfoniert. Geben Sie die Konstitution des Zwischenproduktes und des Endproduktes an (je 2 Punkte). Achten Sie dabei auf die
Regiochemie des Endproduktes.
B) Bei den folgenden Reaktionen handelt es sich um typische Reaktionen von
Carbonsäuren bzw. –derivaten. Geben Sie jeweils das Reaktionsprodukt an
(jeweils 2 Punkt).
6
Aufgabe 6 (10 Punkte)
Ergänzen Sie die folgende Tabelle durch die zugehörigen chemischen Formeln bzw.
Namen der Verbindungen.
Name
Formel
Formel
Name
Soda
Na2CO3
K2HPO4
Kaliumhydrogenphosphat
Salzsäure
HCl
NaOCl
Natriumhypochlorit
Perchlorsäure
HClO4
H2O2
Wasserstoffperoxid
Natriumhydrogensulfat NaHSO4
CaH2
Calciumhydrid
Stickstoffmonoxid
SO3
Schwefeltrioxid
NO
Je 1 Punkt pro Formel/Name
7
Aufgabe 7 (10 Punkte)
Ermitteln Sie die fehlenden Werte in den Spalten 3 – 5 der folgenden Tabelle aus
den gegebenen Werten (auf 3 Stellen genau).
1
2
4
5
Verbindung
Molmasse M
[g/mol]
pH-Wert
13,37
Stoffmengenkonzentration c
[mol/Liter]
0,25
g/Liter
53,49
Salpetersäure
63,01
78,76
1,25
-0,1
Essigsäure
60,05
48,42
0,81
2,42
Kaliumhydroxid 56,11
44,88
0,8
13,9
Ameisensäure
6,9
0,15
2,28
NH4Cl
3
5,18
(pKS = 9,75)
(pKS = 4,75)
46,03
(pKS = 3,75)
Je 1 Punkt pro Wert
8
Aufgabe 8 (12 Punkte)
Ergänzen Sie folgende Aussagen:
a) Schwache Brønstedsäuren liegen in Wasser unvollständig dissoziiert vor.
1
b) Die Lösung einer schwachen Säure und ihrer konjugierten Base nennt man
Pufferlösung.
1
c) Man verwendet solche Lösungen um den pH- Wert konstant zu halten.
1
d) Die Beziehung zwischen dem pKS-Wert einer Säure und dem pKB-Wert der
konjugierten Base lautet wie folgt:
pKS + pKB = pKw = 14
1
e) Formulieren Sie die Reaktionsgleichung für das Protolysegleichgewicht von NH3 in
wässriger Lösung.
NH3 + H2O  NH4+ + OH1
Geben Sie die Gleichungen für das Massenwirkungsgesetz (MWG) und die
Basenkonstante (KB) an.
MWG = [NH4+][OH-]/[NH3][H2O]
1
KB = [NH4+][OH-]/[NH3]
Wie groß ist die Basenkonstante, wenn pKB = 4,75 beträgt ?
KB = 1,78 x 10-5 mol/L
1
1
f) Geben Sie an, ob das jeweils unterstrichene Teilchen in den folgenden
Reaktionsgleichungen eine Säure oder eine Base ist und unterstreichen Sie die
korrespondierende Base bzw. Säure
Das unterstrichene Teilchen ist eine
HCO3- + OH-  CO32- + H2O
Säure
1
NH4+ + OH-  NH3 + H2O
Base
1
H2S + H2O  HS- + H3O+
Base
1
HCOO- + H2O  HCOOH + OH-
Säure
1
9
Aufgabe 9 (9 Punkte)
Vervollständigen Sie folgende Redoxgleichungen. Geben Sie die Teilgleichungen für
die Reduktion und die Oxidation an. Beachten Sie die jeweilige Reaktionslösung!
a) Auflösung von Aluminium in Salzsäure
2 Al + 6 H+
 2 Al3+ + 3 H2
2
Teilgleichung für die Oxidation:
Al  Al3+ + 3 e-
1
Teilgleichung für die Reduktion:
2 H + + 2 e -  H2
1
b) Reaktion von Iod in basischer Lösung zu Iodid und Iodat
3 I2 + 6 OH- 
IO3- + 5 I- + 3 H2O
2
Teilgleichung für die Oxidation:
½ I2 + 6 OH-  IO3- + 3 H2O + 5 e-
1
Teilgleichung für die Reduktion:
½ I2 + e -  I-
1
Wie nennt man diesen Reaktionstyp?
Disproportionierung
1
10
Aufgabe 10 (2 Punkte)
Wie groß ist die Löslichkeit von HgS in Wasser bei 25°C
(Löslichkeitsprodukt KL = 10-54 mol2/L2)
Löslichkeit = [Hg2+] = [S2-] = 3,16 x 10-27 mol/L
11
Aufgabe 11 (7 Punkte)
a) In welchen der folgenden Stoffe tritt überwiegend a) Ionenbindung oder b)
Atombindung (kovalente Bindung) auf ?
P4O10 KBr CaH2 NO
4
Ionenbindung
KBr CaH2
P4O10
Atombindung
NO
b) Schreiben Sie die Lewis-Formeln (Valenzstrichformeln) für folgende Verbindungen
auf. Berücksichtigen Sie dabei alle Valenzelektronen.
HOCl
SO3
NH4+
3
|O|
S
O
H
O
N+
H
H
H
O
H
Cl|
12